uso combinado de curvas de permanência de qualidade e ......regionais propostas por calmon et al....

Revista Brasileira de Recursos Hídricos Versão On-line ISSN 2318-0331RBRH vol. 21 no.1 Porto Alegre jan./mar. 2016 p. 118 - 133

Ana Paula Santos Calmon, Joseline Corrêa Souza, José Antonio Tosta dos Reis e Antonio Sérgio Ferreira Mendonça

Departamento de Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Espírito, Vitória, ES, Brasil

[email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]

Recebido: 15/06/15 - Revisado: 21/08/15 - Aceito: 31/08/15

RESUMO

O presente trabalho teve como objetivo propor metodologia para suporte ao processo de enquadramento de cursos d’água superficiais, fundamentada em análise conjunta de curvas de permanência de qualidade e capacidade de autodepuração de rios. Para composição dos diferentes cenários de simulação da qualidade da água foram estabelecidos três panoramas de tratamento de esgotos associados com distintas eficiências de remoção de demanda bioquímica de oxigênio (DBO), duas condições de abatimento de cargas orgânicas e três horizontes de análise (2014, 2020 e 2030). Foi aplicado o modelo QUAL-UFMG para avaliação da capacidade de autodepuração dos cursos d’água da bacia hidrográfica do rio Pardo, localizado no sul do estado do Espírito Santo, tendo sido simulados os parâmetros DBO e oxigênio dissolvido (OD), considerando o setor de esgotamento sanitário como única fonte de cargas poluidoras. Foram produzidas curvas de permanência de qualidade para o parâmetro DBO5,20, associadas aos padrões ambientais estabelecidos pela Resolução CONAMA Nº 357/2005 para rios Classes 1, 2 e 3. Os resultados obtidos mostram a relevância da incorporação da modelagem da autodepuração na avaliação da qualidade dos corpos d’água superficiais para a implementação do enquadramento e, adicionalmente, indicam que a visão não determinística oferecida pelas curvas de permanência facilitaria o processo de tomada de decisão acerca do estabelecimento de metas progressivas para a efetivação do enquadramento.

Palavras Chave: Enquadramento. Capacidade de autodepuração. Curvas de permanência de qualidade. Esgoto doméstico.

This study aimed to propose a methodology to support the establishment of Brazilian CONAMA 357/2005 rivers water quality classes based on quality parameters Flow-Duration Curves and self-purification analysis. To establish the different simulation water quality scenarios three sewage treatment con-ditions associated with distinct biochemical oxygen demand (BOD) removal efficiencies, two organic loads conditions and three time horizons (2014, 2020 and 2030) were considered. The QUAL-UFMG model for assessment of the self-purification capacity of the Pardo river, located in the south of Espírito Santo state, Brazil, was applied considering the BOD and dissolved oxygen (DO) parameters. In the simulations only river watershed sewage discharges were considered. BOD Flow-Duration Curves associated with environmental standards established by CONAMA Resolution 357/2005 for classes 1, 2 and 3 rivers were drawn. The results indicate the great importance of using river self-purification modeling for assessment of surface water body quality to establish river water classes. The results also indicate that a non-deterministic approach to water quality Flow-Duration Curves facilitates the decision-making process for the establishment of progressive water quality objectives.

Keywords: Classification of surface water rivers self-purification capacity. Quality Flow-Duration Curves. Domestic sewage.

Uso combinado de curvas de permanência de qualidade e modelagem da autodepu-ração como ferramenta para suporte ao processo de enquadramento de cursos d’água

superficiais

Combined use of river water quality flow-duration curves and modeling as a tool to support class definition according to conama 357/2005 regulation

ABSTRACT

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RBRH vol. 21 no.1 Porto Alegre jan./mar. 2016 p. 118 - 133

INTRODUÇÃO

A Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH), instituída pela Lei Nº 9.433, de 08 de janeiro de 1997 (BRASIL, 1997), ao adotar a bacia hidrográfica como unidade territorial de planejamento estabeleceu que o processo de gerenciamento dos recursos hídricos e a implementação da política por meio dos seus instrumentos de gestão devem ocorrer no âmbito dessa unidade territorial, de forma a regular e controlar o uso, a preservação e a recuperação dos recursos hídricos. Dentre os instrumentos estabelecidos pela PNRH, o enquadramento dos corpos d’água em classes, segundo usos preponderantes, apresenta especial relevância, uma vez que, numa concepção de planejamento descentralizado e participativo, figura como ferramenta de integração entre a gestão de quantidade e de qualidade da água na esfera da bacia hidrográfica.

Tucci (2005) observa que o modelo hidrológico é umas das ferramentas desenvolvidas pela ciência para melhor com-preender e representar o comportamento da bacia hidrográfica e prever condições diferentes das observadas.

Mendes e Cirilo (2013) e Teodoro et al. (2013) ressaltam que os modelos matemáticos de qualidade das águas vêm se mostrando ferramentas alternativas de grande potencial para suporte à decisão ao gerenciamento dos recursos hídricos, visto que os vieses quantitativo e qualitativo do comportamento dos cursos d’água podem ser estudados conjuntamente.

Trabalhos, como os reportados por Binotto (2012), Gastaldini e Oppa (2011) e Gomes e Simões (2014), aplicaram modelos de qualidade da água como ferramentas de apoio à implantação do enquadramento, empregando-os para análise da capacidade de autodepuração dos corpos d’água. Nessa linha de pesquisa, Andrade (2012), Brites (2010) e Brites, Porto e Fernandes (2007) desenvolveram sistemas computacionais para auxílio à implementação do enquadramento, incorporando aos sistemas modelo de simulação da qualidade de água.

Paralelamente, ferramentas que indiquem o comporta-mento e o atendimento das concentrações dos parâmetros de qualidade às metas estabelecidas pelo enquadramento, como as chamadas curvas de permanência de qualidade da água, podem ser úteis para o processo de implantação do enquadramento, uma vez que as referidas curvas permitem associar os valores de vazões com os valores de concentrações ou de cargas de pa-râmetros de qualidade da água e, consequentemente, relacionar esses valores à probabilidades de ocorrência (BRITES; PORTO; FERNANDES, 2009; FORMIGONI et al., 2011). Dentro dessa perspectiva metodológica, identificam-se na literatura técnica diversos outros trabalhos como os apresentados por Babbar-Sebens e Karthikeyan (2009), Binotto, (2012), Bonta e Cleland (2003), Bonta e Dick (2003), Calmon et al. (2014), Cleland (2003), Cunha e Calijuri (2010), Cunha, Calijuri e Mediondo (2012), Garcia et al. (2012), Guimarães (2013), EPA (2007a,b, 2008), Johnson, Whiteaker e Maidment (2009), Kim et al. (2012), Machado et al. (2007), Marin et al. (2007), Miller (1951), NDEP (2003), Searcy (1959), Vogel e Fennessey (1995). Entretanto, é relevante observar que nas referidas pesquisas não foram empregados conjuntamente o uso de curvas de permanência de qualidade e modelagem da autodepuração visando suporte

à decisão no processo de enquadramento de cursos d’água.Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo

principal propor uma metodologia para suporte ao processo de enquadramento dos cursos d’água superficiais, amparada na análise conjunta de curvas de permanência de qualidade e na modelagem da autodepuração em rios. Para que possa ser levada a termo, a metodologia proposta impõe a avaliação de vazões mínimas de referência para o sistema hídrico estudado e sua caracterização fisiográfica, a avaliação das cargas brutas de DBO5,20 produzidas na bacia, a estimativa de oxidação da matéria orgânica e das cargas remanescentes de DBO5,20 nos cursos d’água, etapas que permitirão avaliação da frequência com que os padrões de qualidade associados às diferentes classes de uso seriam atendidos.

REGIÃO DO ESTUDO DE CASO

A metodologia proposta é válida, de maneira geral, para diferentes cursos d’água. Para estudo de caso foi escolhida a bacia hidrográfica do rio Pardo (Figura 1), afluente do rio Braço Norte Esquerdo, importante tributário do rio Itapemirim, localizado na porção sul do estado do Espírito Santo.

Figura 1– Localização da bacia hidrográfica do rio Pardo

120

Calmon et al.: Uso combinado de curvas de permanência de qualidade e modelagem da autodepuração como ferramenta para suporte ao processo de enquadramento de cursos d’água superficiais

Na bacia do rio Pardo, que compreende área de drena-gem de cerca de 611 Km2, estão inseridas partes dos municípios de Ibatiba-ES, Irupi-ES, Iúna-ES, Muniz Freire-ES e Lajinha-MG. O rio Pardo, com extensão de 57,9 Km, nasce no município de Ibatiba em altitude aproximada de 1.244 m e apresenta exutório em altitude de cerca de 400 m.

Na bacia do rio Pardo não existem estações de trata-mento de esgoto em operação. O rio Pardo apresenta como principais tributários receptores de efluentes domésticos brutos urbanos o rio Pardinho, que recebe o esgoto produzido pelo núcleo urbano de Irupi; e o ribeirão da Perdição, que recebe o esgoto produzido nas localidades de Santíssima Trindade e Nossa Senhora das Graças. O rio Pardo é receptor direto dos esgotos produzidos pelos núcleos urbanos de Ibatiba e Iúna.

MATERIAIS E MÉTODOS

As atividades de avaliação da disponibilidade hídrica superficial, análise de frequência de atendimento de padrões de qualidade relativos ao parâmetro DBO5,20 e avaliação das cargas de DBO5,20 a serem tratadas para o estabelecimento de determinada classe de enquadramento foram conduzidas de acordo com procedimentos metodológicos estabelecidos por Calmon et al. (2014).

Esses procedimentos metodológicos, assim como aque-les associados à caracterização fisiográfica da bacia hidrográfica do rio Pardo e à simulação matemática da qualidade de água são sumariamente apresentados nas seções subsequentes.

Para obtenção do Modelo Digital de Elevação Hidro-logicamente Consistido (MDE-HC) da bacia do rio Pardo e apropriação de características fisiográficas da região de estudo (como área, variação média de altitude e declividade e extensão dos cursos d’água), foi utilizado o programa ArqGIS 10.1, desen-volvido pela empresa Environmental Systems Research Institute (ESRI), empregando-se metodologias descritas pelo Núcleo de Geotecnologias da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (Labgis) (LABGIS, 2013), Calçavara (2012) e ESRI (2015).

O MDE-HC é gerado por meio de interpolador que se vale do princípio de que a água é a principal força erosiva do relevo, impondo restrições sobre o processo de interpolação que resulta em uma estrutura de drenagem conectada e representa-ção correta de cordilheiras e cursos d’água (ESRI, 2015). Para produção do MDE-HC da bacia do rio Pardo foi empregada a ferramenta Topo to Raster, tendo como dados de entrada para o interpolador o limite da bacia do rio Pardo, rede de drenagem e curvas de nível com equidistância de 20 m. Para finalizar a consistência hidrológica do modelo, foi aplicada a ferramenta Fill para remover as depressões falsas remanescentes e elevações abruptas, geradas equivocadamente pelo interpolador, devido aos erros do processo e dos dados.

ETAPA 1 – Avaliação da disponibilidade hídrica da bacia do rio Pardo

A avaliação da disponibilidade hídrica superficial da

bacia hidrográfica do rio Pardo foi realizada por meio de curvas de permanência de vazões, estabelecidas a partir de funções regionais propostas por Calmon et al. (2014) (equações 01 e 02).

(01)

(02)

Nas equações (01) e (02), Q50R representa a vazão regionalizada com permanência de 50% (m3.s-1), Q95R a vazão regionalizada com permanência de 95% (m3.s-1) e A representa a área de drenagem (variável independente em Km2).

Foram estabelecidas as equações empíricas para cons-trução das curvas de permanência de vazões regionalizadas (com permanências variando entre 50% e 95%) no exutório (seção de controle C) e em duas outras seções fluviométricas do rio Pardo (seções de controle A e B) (Tabela 1). Essas equações empíricas foram determinadas a partir das equações (01) e (02), adotando-se metodologia descrita por Tucci (2002), a partir da qual se ajusta uma função exponencial (equação 03) às vazões com permanência variando entre 50% e 95%.

QR= e[(a.P)+b] (03)

Na equação (03),QR representa a vazão regionalizada

(m3.s-1), P a probabilidade de ocorrência das vazões (%) e a e b os coeficientes da equação determinados por meio das equações (04) e (05), respectivamente.

(04)

(05)

A figura 2 apresenta a localização espacial das seções de controle, da estação fluviométrica Terra Corrida - Montante e das respectivas bacias de drenagem consideradas na construção das curvas de permanência de vazões.

Tabela 1 – Equações das curvas de permanência de vazões regionalizadas entre 50% e 95% para cada seção de controle

Nota: P: probabilidade de ocorrência das vazões (frequência %).

As curvas de permanência de vazões reunidas na tabela 1 permitiram, adicionalmente, a apropriação da vazão com per-manência de 90% (Q90), vazão mínima de referência utilizada no processo de outorga no estado do Espírito Santo, que foi empregada nas simulações do processo de autodepuração.

Ressalta-se que as seções de controle foram definidas para verificação, em diferentes pontos da bacia do rio Pardo, da influência do processo de autodepuração no abatimento de parcela da carga orgânica disposta nos cursos d’água estudados

Q50R = 0,0409 . A0,8338

Q95R = 0,0163 . A0,8434

Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea

Área total do setor censitário) . PRCen (06)

Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)

CRu(DBO5,20) = Qu . Cb(DBO5,20). (1 − %ET) . 10−9 (09)

CT(DBO5,20) = CDr(DBO5,20) + CRu(DBO5,20) (10)

U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)

Cre(DBO5,20) = QSC . CSC(DBO5,20). 0,0864 (17)

Cad(DBO5,20) = QCPV . Cpad(DBO5,20). 0,0864 (18)AÇÕE

Seção de controle

Área de contribuição (Km2)

Q50R (m3.s-1)

Q50R (m3.s-1)

Equação empírica

Seção A 127,02 2,32 2,32 e (-1,94.P + 1,81) Seção B 550,32 7,89 3,34 e (-1,91.P + 3,02) Seção C 611,03 8,60 3,65 e (-1,91.P + 3,11)

121


e, consequentemente, nas diferentes perspectivas de enquadra-mento dos mesmos.

ETAPA 2 – Determinação das cargas totais de DBO5,20

Nesta etapa foram determinadas as cargas totais de DBO5,20 produzidas na bacia hidrográfica do rio Pardo, conside-rando-se apenas aquelas provenientes do esgotamento sanitário. Estas cargas correspondem às cargas domésticas DBO5,20 pro-duzidas e não coletadas (cargas diretas) e às cargas de DBO5,20 nos efluentes dos sistemas de tratamento de esgoto.

Foram estabelecidos três panoramas para a determinação das cargas totais de DBO5,20 doméstica na região de estudo. Nos panoramas 01, 02 e 03 foram consideradas, respectivamen-te, eficiências de 0%, 70% e 85% para a remoção de DBO5,20 associadas às cargas oriundas da população urbana da bacia. O panorama 1 reproduziu a condição atual da bacia do rio Pardo, uma vez que na bacia não há prestação de serviço de tratamento de esgoto. Nos panoramas 2 e 3 foram assumidos que 100% da população urbana seria atendida com serviço de coleta e trata-mento de esgoto. Em função da inexistência de informações consistentes sobre o esgotamento sanitário nas áreas rurais da região de estudo, foi assumido, em favor da segurança, que toda carga de DBO5,20 oriunda do esgoto gerado pela população rural atinge os corpos d’água superficiais, sem abatimento do valor dessa carga a partir de sistemas individuais de tratamento ou em decorrência de disposição de esgotos brutos no solo.

Em todos os panoramas considerados, as estimativas das cargas totais foram realizadas para os horizontes 2014, 2020 e 2030.

A população (urbana e rural) em cada distrito da bacia do rio Pardo foi estimada por meio da sobreposição das imagens correspondentes aos limites dos distritos contidos na bacia de estudo e dos limites dos setores censitários utilizados para le-vantamento das informações no CENSO 2010 (IBGE, 2010). Os arquivos dessas imagens foram manipulados no programa ArcGIS e, por meio da superposição de imagens, foram iden-tificadas as parcelas dos setores censitários contidos em cada distrito. Posteriormente, foram identificados os distritos contidos nas áreas de contribuição das seções de controle (A, B e C).

Para os casos em que fração do setor censitário não estava contida integralmente na área de contribuição relativa a cada seção de controle, a população rural residente na fração do setor censitário contida na área de contribuição foi estimada pela equação (06):

(06)

Na equação (06), PRDist indica a população rural residente na fração do setor censitário contida na área de contribuição (hab), FArea a área da fração da área do setor censitário contida na área contribuição (m2) e PRCen a população rural do setor censitário (hab).

As projeções de crescimento populacional para os anos de interesse foram realizadas por meio da aplicação das taxas médias de crescimento geométrico anual (entre os anos 1

Figura 1– Localização da bacia hidrográfica do rio Pardo

Datum SIRGAS 2000 – Projeção UTM – Zona 24S

Figura 2 - Localização espacial das seções de controle (A, B e C) e da estação fluviométrica Terra Corrida - Montante e representação das bacias contribuintes consideradas na construção das curvas de permanência nas seções de controle

Figura 2 - Localização espacial das seções de controle (A, B e C) e da estação fluviométrica Terra Corrida - Montante e representação das bacias contribuintes consideradas na construção das curvas

de permanência nas seções de controle

Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



122


de 2000 e 2010) indicadas pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) (IBGE, 2011) e apresentadas na tabela 2.

Tabela 2 – Taxa média geométrica de crescimento anual (entre os anos de 2000 e 2010) relativa aos municípios da região de

estudo

Nos itens subsequentes são sumarizados os procedi-mentos empregados para se estimar as cargas totais de DBO5,20 produzidas pelas populações dos distritos contidas na áreas de contribuição relativas a cada seção de controle, considerados os diferentes horizontes de tempo e panoramas de tratamento de esgotos domésticos.

Estimativa da vazão média de esgotos domésticosA vazão média de esgotos domésticos da população

(urbana e rural) foi estimada por meio da equação (07), baseada em Von Sperling (2005):

(07)

Na equação (07), Q(u,r) representa a vazão média de esgotos domésticos inerente à população urbana ou rural (L.d-1), a população urbana ou rural (hab), a quota per capita de água (L.hab-1.d-1) e o coeficiente de retorno esgoto/água.

Assumiu-se coeficiente de retorno 0,8, valor indicado pelas NBR 9649/1986 e 14486/2000 em situações nas quais não há dados locais comprovados oriundos de pesquisas (ABNT, 1986, 2000).

Von Sperling (2005) indica faixas típicas de consumo per capita de água de acordo com a faixa da população (Tabela 3).

Tabela 3- Faixas típicas de consumo per capita de água

Adotaram-se neste estudo os valores médios relativos às faixas típicas, conforme os números de habitantes em cada distrito contidos nas áreas de contribuição relativas às seções de controle e horizontes de tempo analisados.

Estimativa da carga direta de DBO5,20 no esgoto doméstico

Para a estimativa das cargas diretas de DBO5,20 no esgoto doméstico, relativas à população rural, foi empregada a equação (08) baseada em Von Sperling (2005):

(08)

Na equação (08),CDr(DBO5,20) indica a carga direta de DBO5,20 no esgoto doméstico relativa à população rural (t DBO5,20.d

-1) e cb(DBO5,20) a concentração de DBO5,20 no esgoto doméstico bruto (mg.L-1).

Adotou-se o valor de 400 mg.L-1 para a concentração de DBO5,20 no esgoto doméstico bruto. Esse valor corresponde ao limite superior da faixa de concentração de DBO5,20 característica de esgoto doméstico bruto, indicada por Von Sperling (2005) e Jordão e Pessôa (2009).

Estimativa da carga de DBO5,20 no esgoto doméstico tratado

As cargas de DBO5,20 no esgoto doméstico tratado, relativas à população urbana, foram estimadas utilizando-se a equação (09):

(09)

Na equação (09), CDu(DBO5,20) representa a carga de DBO5,20 no esgoto doméstico tratado, relativa à população urbana (t DBO5,20.d

-1) e %ET o percentual de eficiência do tratamento de esgoto em relação à remoção de DBO5,20.

Estimativa da carga total de DBO5,20 no esgoto domés-tico As cargas totais de DBO5,20 de esgoto doméstico nas seções de controle estudadas foram estimadas por meio da equação (10).

(10)

Na equação (10), CT(DBO5,20) indica a carga total de DBO5,20 de esgoto doméstico na seção de controle (t DBO5,20.d

-1).

ETAPA 3 – Avaliação da capacidade de autodepu-ração dos cursos de água da bacia hidrográfica do rio pardo

Para avaliação das capacidades de autodepuração dos cursos d’água da bacia do rio Pardo foi aplicado o modelo QUAL-UFMG, modelo detalhadamente apresentado e discutido por Von Sperling (2007).

Com auxílio do modelo QUAL-UFMG foram simulados perfis de DBO5,20 e OD, assumindo-se sistema hídrico funcionan-do em regime permanente. Para simulação das concentrações de DBO5,20 foram considerados os fenômenos de desoxigenação associados à oxidação da matéria orgânica e às contribuições de cargas difusas externas (cargas de DBO oriundas do esgoto doméstico produzido pela população rural). Para simulação das

1


Seção de controle


Q50R (m3.s-1)

Q50R (m3.s-1)

Equação empírica



Tabela 2 – Taxa média geométrica de crescimento anual (entre os anos de 2000 e 2010) relativa aos municípios da região de estudo

Distrito Município Taxa media geométrica de crescimento anual

Ibatiba Ibatiba/ES 1,53% Irupi Irupi/ES 1,25% Iúna

Iúna/ES 0,46% Nossa Sra. das Graças Santíssima Trindade São Pedro M. Freire/ES -0,68% Itaici Lajinha Lajinha/MG 0,04%

Fonte: IBGE, 2011 (adaptado). Tabela 3- Faixas típicas de consumo per capita de água

Porte da comunidade

Faixa de população (hab)

QPC (L.hab-1.d-1)

Povoado rural < 5.000 90 - 140 Vila 5.000 -10.000 100 - 160 Pequena localidade 10.000 – 50.000 110 - 180 Cidade média 50.000 – 250.000 120 - 220 Cidade grande > 250.000 150 - 300

Fonte: Von Sperling, 2005 (adaptado).

Tabela 4 - Valores de vazão Q90 estimados para cada seção de controle

Seção de controle

Curso d'água

Extensão do trecho simulado (km)

Q90 (m3 .s-1)

Seção A rio Pardo 20,42 1,07 Seção B rio Pardo 38,22 3,67 Seção C rio Pardo 57,91 4,01

Tabela 5 - Concentração de DBO5,20 no esgoto doméstico tratado relativo à população urbana por localidade da bacia do rio Pardo

Distritos

Concentração de DBO5,20 no esgoto doméstico tratado (mg.L-1)

Panorama 1 (Eficiência 0%)



Ibatiba, Irupi, Iúna, N. Sa das Graças e Santíssima Trindade

400 120 60

Tabela 6 - Valores da carga direta incremental de DBO5,20 relativos à população rural

Seções de controle

Carga direta incremental (g DBO5,20.d-1.m-1) 2014 2020 2030

Seção A 1,32 1,43 1,65 Seção B 7,61 8,12 9,07 Seção C 7,93 8,44 9,40

.

Quadro 1 - Cenários de simulação associados às perspectivas de crescimento populacional e abatimento da carga orgânica

Panoramas

Condições de abatimento

de carga orgânica

Horizontes

2014 2020 2030

Panoramas 1, 2 e 3

Condição 01 Autodepuração nula

(Kd nulo) Cenário

1 Cenário

2 Cenário

3 Condição 02

Autodepuração estimada

(Kd estimado) Cenário

4 Cenário

5 Cenário

6

.

Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



1


Seção de controle


Q50R (m3.s-1)

Q50R (m3.s-1)

Equação empírica








Porte da comunidade


QPC (L.hab-1.d-1)




Seção de controle

Curso d'água


Q90 (m3 .s-1)



Distritos






400 120 60





.


Panoramas


de carga orgânica

Horizontes

2014 2020 2030

Panoramas 1, 2 e 3


(Kd nulo) Cenário

1 Cenário

2 Cenário

3 Condição 02



4 Cenário

5 Cenário

6

.

Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



123


concentrações de OD foram consideradas a reaeração atmosférica e a desoxigenação produzida pela oxidação da matéria orgânica.

Caracterização do sistema fluvial simulado Para simular as capacidades de autodepuração de cursos

d’água da bacia hidrográfica do rio Pardo, foi utilizada toda a extensão do rio Pardo, 57,9 Km, desde sua formação até sua foz. A construção do modelo hidráulico envolveu a segmentação do sistema fluvial em elementos computacionais (unidade de integração) com 100 m de comprimento cada.

O trecho simulado foi caracterizado pela contribuição de fontes pontuais e distribuídas. As fontes pontuais foram constituídas pelos tributários do rio Pardo (ribeirão São José, rio Pardinho e ribeirão da Perdição, com extensões, respectivamente, de 17,5 Km, 19,9 Km e 18,5 Km) e os efluentes domésticos de 05 (cinco) núcleos urbanos situados na bacia do rio Pardo (Ibatiba, Irupi, Iúna, Santíssima Trindade e Nossa Senhora das Graças). As fontes distribuídas foram compostas pelas vazões incrementais e cargas de DBO5,20 decorrentes dos esgotos produzidos pela população rural situada na bacia do rio Pardo.

Na figura 3 apresenta-se o diagrama unifilar para o sistema hídrico em estudo, indicando-se a localização das fontes pontuais e das seções de controle.

Dados de entrada do modelo

Dados iniciaisA concentração de saturação de oxigênio assumiu o

valor de 8,11 mg.L-1, estimada por meio da fórmula proposta por Popel (1979) a partir dos valores médios de altitude e temperatura na bacia. O valor de altitude média da bacia do rio Pardo foi estimado em 846,36 m. O valor médio adotado

para a temperatura foi 20,6°C, obtido por meio de média dos valores de temperatura apresentados em relatório produzido pela Companhia Espírito Santanse de Saneamento (CESAN), relativo monitoramento na área de estudo realizado durante o período de maio/2006 a junho/2014.

Características hidráulicas dos cursos d’água As relações funcionais entre vazão e velocidade e entre

vazão e profundidade (funções potenciais no modelo QUAL-UFMG) foram estabelecidas a partir de registros de medições de vazão realizadas na estação fluviométrica de Terra Corrida – Montante, instalada e em operação no rio Pardo.

Foram estabelecidas equações de ajuste da velocidade e da profundidade em função da vazão, equações (11) e (12), baseadas em Thomann e Mueller (1987). Os coeficientes dessas equações foram determinados por meio de análise de regressão, utilizando-se os dados referentes às medições de descarga rea-lizadas na estação fluviométrica de Terra Corrida - Montante, durante os anos de 1996 a 2013.

(11)

(12)

Nas equações (11) e (12), U indica a velocidade do curso d’água (m.s-1), H a profundidade da lâmina d’água (m) e Q a vazão do curso d’água (m3.s-1).

O coeficiente Kd, taxa que regula a oxidação da matéria orgânica, foi avaliado em função de características hidráulicas do corpo d’água (profundidade e vazão), considerando-se a formulação proposta por EPA (1985) e Thomann e Mueller (1987), conforme equação (13).

(13)

Na equação (13), H representa a profundidade do corpo d’água (m) e Q a vazão do corpo d’água (m3.s-1).

Para avaliação do coeficiente Kd, a partir das informa-ções de medição de vazão realizadas na estação fluviométrica de Terra Corrida - Montante, selecionou-se o valor de vazão associado às condições de estiagem na seção C (foz do rio Pardo) e o valor de profundidade da lâmina d’água associado a essa vazão (4,01 m3.s-1 e 0,78 m, respectivamente). Para o coeficiente Kd, estimado a partir da equação (08), foi assumido valor de 0,5 d-1, valor conservador em termos de abatimento da carga orgânica no corpo receptor e condizente com valores típicos de literatura técnica corrente.

A constante cinética que regula o processo de reae-ração atmosférica (K2) foi estimada a partir do valor de vazão associado às condições de estiagem do rio Pardo (4,01 m3.s-1) e aos valores de profundidade e de velocidade associados a essa vazão (0,78 m e 0,332 m.s-1, respectivamente), considerando-se a expressão originalmente estabelecida por O’Connor e Dobbins em 1958, reproduzida por Von Sperling (2007) (equação 14).

(14)(para 0,6 m ≤ H 4,0 m e 0,05 m.s-1 ≤ U 0,8 m.s-1

Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



2

Figura 3 – Diagrama unifilar da bacia do rio Pardo

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Conc

entr

ação

DBO

5,20

(mg.

L-1)

Distância (rio Pardo) (Km)

Panorama 1 (0%) Panorama 2 (70%) Panorama 3 (85%) Figura 4 – Perfis de concentração de DBO5,20 simulados para o rio Pardo - resultados associados à seção de controle C, ano de 2014

0

1

2

3

4

5

6

7

8

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

Carg

a (t

DBO

5.d-1

)

Permanência (%)

Panorama1 (0%) Panorama2 (70%) Panorama3 (85%) Classe 1 Classe 2 Classe 3

Figura 5 - Permanência nas classes de enquadramento da seção de controle C para o ano de 2014, sem consideração do processo de autodepuração (condição 1)

Seção C

Figura 3 – Diagrama unifilar da bacia do rio Pardo

Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



124


O emprego da formulação proposta por O’Connor e Dobbins em combinação com as equações de ajuste da velo-cidade e da profundidade em função da vazão (equações 11 e 12) conduziu à equação (15), empregada para apropriação do valor de K2 em função da vazão em cada segmento dos cursos d’água objetos das simulações realizadas.

(15)

Nas simulações realizadas, para correção dos valores dos coeficientes cinéticos em função da temperatura adotada neste estudo, foram empregados valores típicos do coeficiente de temperatura (θ), indicados na literatura técnica, 1,047 para os coeficientes K1 e Kd (THOMANN; MUELLER, 1987) e 1,024 para K2 (EPA, 1985).

Vazões dos cursos d’água Para condução das simulações foram adotadas vazões

de referência Q90, determinada conforme especificado na Etapa 1 e cujos valores, para as seções de controle, estão indicados na tabela 4. A vazão incremental foi estimada por meio de balanço de massa, considerada a diferença entre a vazão na seção final do trecho simulado e a vazão nas cabeceiras do sistema hídrico. Em todas as simulações realizadas, foi assumida a vazão incre-mental de 0,035 m³.s-1.Km-2, considerada uniforme para todos os cursos d’água estudados.


Vazões de esgotos domésticos As vazões médias de esgotos domésticos das popula-

ções urbana e rural foram estimadas por meio da equação (02).

Concentração e carga dos constituintes modeladosConsiderando-se os três panoramas (definidos em

função das eficiências de remoção da DBO5,20 do esgoto pro-duzido pelas populações urbanas) e a concentração de DBO5,20 no esgoto doméstico bruto adotada neste estudo (400 mg.L-1), foram determinadas as concentrações de DBO5,20 no esgoto doméstico tratado, cujos valores são apresentados na tabela 5. Em favor da segurança, a concentração de OD dos efluentes tratados foi assumida como zero nos três panoramas analisados.


Assumiu-se os valores 7,5 mg.L-1 e 2,0 mg.L-1, respec-tivamente, para as concentrações de OD e DBO5,20 na vazão incremental, de acordo com Von Sperling (2007).

A carga direta incremental de DBO5,20 produzida pela população rural foi estimada por meio da equação (16).

(16)

Na equação (16), CDiDBO5,20 indica a carga direta incre-mental de DBO5,20 relativa à população rural (g DBO5,20.d

-1.m-1), CDrDBO5,20 a carga direta de DBO5,20 no esgoto doméstico relativa à população rural (t DBO5,20.d

-1) (equação 08) e Lt a extensão total dos cursos d’água (m).

Na tabela 6 são apresentados os valores das cargas diretas incrementais de DBO5,20 relativas às populações rurais contidas na área de contribuição de cada seção de controle, conforme o horizonte de análise.


Cenários considerados para a simulação da qualidade das águas Para a composição de diferentes cenários de simulação

foram consideradas duas condições de autodepuração: a) Condição 01: ausência da oxidação da matéria

orgânica, sem abatimento dos compostos orgânicos dispostos nos corpos d’água, reproduzindo-se a perspectiva assumida por Calmon et al. (2014); e

b) Condição 02: presença da oxidação da matéria or-gânica, ocorrendo redução de cargas orgânicas despejadas nos cursos d’água. Para a primeira condição, Kd foi considerado nulo e, para a segunda, Kd foi estimado por meio da equação (08).

Dessa forma, foram considerados, para cada um dos três panoramas de tratamento de esgoto, 06 (seis) cenários de simulação da qualidade da água, conformados a partir de duas condições de abatimento de cargas orgânicas e três horizontes de análise. O quadro 1 apresenta a matriz que sumariza os cenários analisados, por panorama de tratamento de esgoto e perspectiva de crescimento populacional.

Quadro 1 - Cenários de simulação associados às perspectivas de crescimento populacional e abatimento da carga orgânica 1


Seção de controle


Q50R (m3.s-1)

Q50R (m3.s-1)

Equação empírica








Porte da comunidade


QPC (L.hab-1.d-1)




Seção de controle

Curso d'água


Q90 (m3 .s-1)



Distritos






400 120 60





.


Panoramas


de carga orgânica

Horizontes

2014 2020 2030

Panoramas 1, 2 e 3


(Kd nulo) Cenário

1 Cenário

2 Cenário

3 Condição 02



4 Cenário

5 Cenário

6

.

Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



1


Seção de controle


Q50R (m3.s-1)

Q50R (m3.s-1)

Equação empírica








Porte da comunidade


QPC (L.hab-1.d-1)




Seção de controle

Curso d'água


Q90 (m3 .s-1)



Distritos






400 120 60





.


Panoramas


de carga orgânica

Horizontes

2014 2020 2030

Panoramas 1, 2 e 3


(Kd nulo) Cenário

1 Cenário

2 Cenário

3 Condição 02



4 Cenário

5 Cenário

6

.

1


Seção de controle


Q50R (m3.s-1)

Q50R (m3.s-1)

Equação empírica








Porte da comunidade


QPC (L.hab-1.d-1)




Seção de controle

Curso d'água


Q90 (m3 .s-1)



Distritos






400 120 60





.


Panoramas


de carga orgânica

Horizontes

2014 2020 2030

Panoramas 1, 2 e 3


(Kd nulo) Cenário

1 Cenário

2 Cenário

3 Condição 02



4 Cenário

5 Cenário

6

.

Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



1


Seção de controle


Q50R (m3.s-1)

Q50R (m3.s-1)

Equação empírica








Porte da comunidade


QPC (L.hab-1.d-1)




Seção de controle

Curso d'água


Q90 (m3 .s-1)



Distritos






400 120 60





.


Panoramas


de carga orgânica

Horizontes

2014 2020 2030

Panoramas 1, 2 e 3


(Kd nulo) Cenário

1 Cenário

2 Cenário

3 Condição 02



4 Cenário

5 Cenário

6

.

125


É importante ressaltar que as duas condições de análise foram estabelecidas para que fosse possível analisar a influência do processo de autodepuração no abatimento de parcela da carga orgânica disposta nos cursos d’água e, consequentemente, na perspectiva de enquadramento dos corpos d’água estudados.

Etapa 4 - Análise da frequência de atendimento dos padrões de qualidade relativos ao parâmetro DBO5,20 por classe de enquadramento e cenário de simulação assumido

Para a análise da frequência de atendimento dos padrões de qualidade relativos ao parâmetro DBO5,20, por classe de enqua-dramento e cenário de simulação assumido, foram determinadas, nas seções de controle, as cargas totais de DBO5,20(atividade detalhada na Etapa 2), as cargas remanescentes de DBO5,20 e as curvas de permanência de qualidade para o parâmetro DBO5,20. As duas últimas atividades foram conduzidas conforme proce-dimentos apresentados nos itens subsequentes.

Determinação das cargas remanescentes de DBO5,20 As cargas remanescentes de DBO5,20 foram calculadas,

para cada seção de controle, com auxílio da equação (17) e dos perfis de concentração de DBO5,20 simulados com emprego do modelo de qualidade de água. Essas cargas correspondem às cargas remanescentes de DBO5,20, após abatimento, pelo processo de autodepuração, das cargas totais de DBO5,20 despejadas nos cursos d’água da bacia rio Pardo.

(17)

Na equação (17), corresponde a carga remanescente de DBO5,20 na seção de controle (t DBO5,20.d

-1), a vazão média de esgotos domésticas simulada na seção de controle (m3.s-1) e CSC(DBO5,20) a concentração de DBO5,20 simulada para a seção de controle com auxílio do modelo de qualidade de água (mg.L-1).

Determinação das curvas de permanência de qualidade para o parâmetro DBO5,20

As curvas de permanência de qualidade para o parâmetro

DBO5,20 da bacia hidrográfica do rio Pardo foram estabelecidas, para cada seção de controle, por meio do produto das vazões das curvas de permanência de vazões regionalizadas pelas concentrações de DBO5,20 referentes aos padrões ambientais estabelecidos pela Resolução CONAMA Nº 357/2005 (BRASIL, 2005) para rios Classes 1, 2 e 3 (3, 5 e 10 mg.L-1, respectivamen-te) (equação 18). As curvas resultantes correspondem às cargas máximas admissíveis de DBO5,20 nas seções analisadas para que os padrões ambientais não sejam excedidos. Cabe observar que o parâmetro DBO5,20 foi escolhido pela sua estreita relação com aportes de esgotos sanitários e com teores de oxigênio dissol-vido em corpos receptores e pelo fato de ser o parâmetro mais utilizado por órgãos de controle ambiental na implementação e aplicação de instrumentos de gestão de recursos hídricos.

(18)

Na equação (18), CadDBO5,20 representa a carga máxima admissível de DBO5,20 na seção de controle (t DBO5,20.d

-1), QCPV as vazões da curva de permanência de vazões relativa à seção de controle (m3.s-1) e Cpad(DBO5,20) a concentração de DBO5,20 referente aos padrões ambientais estabelecidos pela Resolução CONAMA Nº 357/2005 para rios Classes 1, 2 e 3 (3, 5 e 10 mg.L-1, respectivamente).

Após a determinação das cargas totais e das cargas remanescentes de DBO5,20 e das curvas de permanência de qualidade, foi possível analisar a frequência de atendimento dos padrões de qualidade relativos ao parâmetro de DBO5,20 em função das diferentes classes de enquadramento nas seções de controle estudadas. Essa frequência de atendimento foi obtida a partir do cruzamento das cargas totais DBO5,20 (relativas à condição 1, na qual a autodepuração não é considerada) e das cargas remanescentes de DBO5,20 (associadas à condição 2, na qual a autodepuração é considerada) com as curvas de perma-nência de qualidade para o parâmetro DBO5,20, estabelecidas para bacia do rio Pardo.

DISCUSSÃO E RESULTADOS

Cargas totais de DBO5,20

Nas tabelas 7, 8 e 9 são apresentadas as cargas totais de DBO5,20 produzidas em cada distrito contido na bacia hidrográfica do rio Pardo, tanto de origem direta (sem tratamento) quanto oriundas dos efluentes dos esgotos domésticos, assumindo-se a seção C como a seção de controle e sem considerar os possíveis abatimentos da carga orgânica pelo processo de autodepuração, para os diferentes panoramas de tratamento estabelecidos e horizontes temporais de análise (2014, 2020 e 2030).

A partir da inspeção dos dados reunidos nas tabelas 07, 08 e 09, foi possível a determinação dos percentuais relativos às cargas produzidas em cada distrito. Para o panorama associado à atual condição de tratamento de esgotos (panorama 1), no ano de 2014, os percentuais relativos aos distritos de Ibatiba, Iúna e Irupi (maiores contribuintes para a carga de DBO5,20) foram, respectivamente, 42,2, 32,9 e 16,2% de toda carga gerada na região de estudo (2,38 t DBO5,20.d

-1).

Capacidade de autodepuração dos cursos d’água da bacia do Rio Pardo

Na tabela 10 são apresentados valores de concentração de DBO5,20 nas seções de controle estudadas, considerando-se os cenários associados à condição que contempla o processo de autodepuração.

Os perfis de concentração de DBO5,20, referentes a seção C e associados aos panoramas 1, 2 e 3, para o horizonte 2014, são apresentados por meio da figura 4. Foram produzidos perfis semelhantes para as demais seções de controle e horizontes de tempo avaliados.

Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



Q50R = 0,0409 . A0,8338 (01) Q95R = 0,0163 . A0,8434 (02) QR = e[(a.P)+b] (03)

.

a = −ln(Q50R Q95R⁄ )

0,45 (04) b = ln(Q50R) − (0,5. a) (05)

PRDist = (FArea


Q(u,r) = P(u,r) . QPC . R (07)

CDr(DBO5,20) = Qr . Cb(DBO5,20). 10−9 (08)



U = 0,1433. Q0,6305 (11)

H = 0,6076. Q0,2566 (12) Kd = 0,3. (H 2,5⁄ )

−0,434(para H ≤ 2,5 m) (13)

K2 = 3,73. U0,5. H−1,5 (14).

K2 = 3,73 (0,1433 . Q0,6305)0,5 . (0,6076 . Q0,2566)−1,5 (15) CDiDBO5,20 = (

CDrDBO5,20Lt⁄ ) . 106 (16)



126


2

Tabela 7 – Cargas totais de DBO5,20 produzidas por distrito, relativas à área de contrição da seção de controle C, considerando o panorama 1 nos horizontes de tempo propostos

População (hab) Cargas produzidas (t DBO5,20.d-1) Distrito Município 2014 2020 2030 2014 2020 2030

Rural Urbana Rural Urbana Rural Urbana CDr CTu Total CDr CTu Total CDr CTu Total Ibatiba Ibatiba 8.272 14.216 9.062 15.572 10.547 18.125 0,344 0,660 1,004 0,377 0,723 1,100 0,439 0,841 1,280 Irupi Irupi 5.681 4.031 6.121 4.343 6.931 4.918 0,236 0,148 0,385 0,255 0,160 0,414 0,288 0,181 0,469 Iúna Iúna 3.880 13.772 3.988 14.156 4.175 14.821 0,143 0,639 0,782 0,147 0,657 0,804 0,154 0,688 0,841 N. Sa das Graças Iúna 1.719 557 1.767 573 1.850 600 0,063 0,020 0,084 0,065 0,021 0,086 0,068 0,022 0,090 Santíssima Trindade Iúna 2.300 280 2.364 288 2.475 301 0,085 0,010 0,095 0,087 0,011 0,098 0,091 0,011 0,102 São Pedro M. Freire 128 0 123 0 115 0 0,005 0,000 0,005 0,005 0,000 0,005 0,004 0,000 0,004 Itaici M. Freire 64 0 62 0 58 0 0,002 0,000 0,002 0,002 0,000 0,002 0,002 0,000 0,002 Lajinha Lajinha 628 0 629 0 632 0 0,023 0,000 0,023 0,023 0,000 0,023 0,023 0,000 0,023

TOTAL 22.672 32.856 24.116 34.932 26.783 38.765 0,90 1,48 2,38 0,96 1,57 2,53 1,07 1,74 2,81

Notas: CDr: carga direta de DBO5,20 referente ao esgoto doméstico da população rural; CTu: carga de DBO5,20 no esgoto doméstico tratado, relativa à população urbana. Tabela 8 – Cargas totais de DBO5,20 produzidas por distrito, relativas à área de contrição da seção de controle C, considerando o panorama 2 nos horizontes de tempo propostos



TOTAL 22.672 32.856 24.116 34.932 26.783 38.765 0,90 0,44 1,34 0,96 0,47 1,43 1,07 0,52 1,59

Notas: CDr: carga direta de DBO5,20 referente ao esgoto doméstico da população rural; CTu: carga de DBO5,20 no esgoto doméstico tratado, relativa à população urbana.




TOTAL 22.672 32.856 24.116 34.932 26.783 38.765 0,90 0,22 1,12 0,96 0,24 1,20 1,07 0,26 1,33




2




TOTAL 22.672 32.856 24.116 34.932 26.783 38.765 0,90 1,48 2,38 0,96 1,57 2,53 1,07 1,74 2,81




TOTAL 22.672 32.856 24.116 34.932 26.783 38.765 0,90 0,44 1,34 0,96 0,47 1,43 1,07 0,52 1,59





TOTAL 22.672 32.856 24.116 34.932 26.783 38.765 0,90 0,22 1,12 0,96 0,24 1,20 1,07 0,26 1,33



2




TOTAL 22.672 32.856 24.116 34.932 26.783 38.765 0,90 1,48 2,38 0,96 1,57 2,53 1,07 1,74 2,81




TOTAL 22.672 32.856 24.116 34.932 26.783 38.765 0,90 0,44 1,34 0,96 0,47 1,43 1,07 0,52 1,59


Tabela 9 – Cargas totais de DBO5,20 produzidas por distrito, relativas à área

uso combinado de curvas de permanência de qualidade e ......regionais propostas por calmon et al....

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